軟水處理工藝要求

1. 軟化水一般都怎麼處理

離子交換法

方法：採用陽離子交換樹脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來，由於鈉鹽的溶解度很高，所以就減少了隨溫度的增加而造成水垢生成的情況。

該軟化水處理法適用范圍：餐飲、食品、化工、醫葯等領域、空調、工業循環水等應用中。目前較常用的標准方式。

特點及作用：結果穩定，工藝成熟。可以將硬度降至0。

加葯法

方法：向水中加入阻垢劑，可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結合的特性，從而使水垢不能析出、沉積。

該軟化水處理法適用范圍:由於加入了化學物質，所以水的應用受到很大限制，一般情況下不能應用於飲用、食品加工、工業生產等方面。在民用領域中也很少應用。

特點結果：一次性投入較少，適應性廣。水量軟大時運行成本偏。

膜分離法

方法：納濾膜（NF）及反滲透膜（RO）均可以攔截水中的鈣鎂離子，從而減少水的硬度。只能將硬度降到小范圍。該軟化水處理法適用范圍：一般較少用於軟化處理。

特點結果：結果而穩定，處理後的水適用較廣。對進水壓力有較高要求，設備投資、運行成本都較高。

電磁法

方法:採用在水中加上電場或磁場來改變離子的特性，從而改變碳酸鈣（碳酸鎂）沉積的速度及沉積時的物理特性來制止硬水垢的形成。該軟化水處理法適用范圍：多用於商業（如中央空調等）循環冷卻水的處理，不能應用於工業生產及鍋爐補給水的處理。

特點結果：設備投資小，安裝方便，運行費用低。不夠穩定性，沒有統一的衡量標准，而且由於主要功能是影響范圍內的水垢的物理性能，所以處理後的水的使用時間、距離都有局限。

石灰法

方法：向水中加入石灰。該軟化水處理法適用范圍：適用范圍大流量的高硬水。

特點結果：只能將硬度降到小范圍。

2. 有什麼常用的軟化水處理方法

本發明公開了一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，將電解槽分隔成陽極室和陰極室，並分別置有陽極板和陰極板;根據I≥1.01Qη(M+2M2)得到電流，待軟化的水流經陰極室，通電後，在陰極室內形成強鹼性區域，體系pH≥10，產生的OH‑，使Ca2+生成CaCO3晶體，Mg2+生成Mg(OH)2晶體，且隨著pH值的增大，碳酸鈣晶體的zeta電位降低，晶體聚團行為加強而訊速形成晶核;過飽和的晶體懸浮液隨水流流出電解室的過程中，以此晶核為生長點並迅速成長，實現自發結晶，再進行沉降或過濾，即完成軟化。本發明計算出適宜電流值，將水中鈣鎂離子一次性除去，且在處理過程中陰極板上幾乎不會附著水垢，電能利用效率高達90%，極大提高了設備的處理能力和便於實現數字化和自動化控制。
權利要求書
1.一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，包括以下步驟：
(1)通過隔膜或細孔板將電解槽分隔成陽極室和陰極室，並將陽極板和陰極板分別置於陽極室和陰極室中;
(2)通一電流，所述的電流根據I≥1.01Qη(M+2M2)計算得到，其中，I為電極板的電流，單位：A;η為目標軟化率，單位：1;Q為陰極室的水流量，單位：L/s;當M0>M1時，M=M0;當M0[(M0+M2)/(M1+M2)]時，M=2M1-M0;M0為待軟化水的鹼度，單位：mgCaCO3/L;M1為待軟化水的鈣硬度，單位：mgCaCO3/L;M2為待軟化水的鎂硬度，單位：mgCaCO3/L;
(3)待軟化的水流經陰極室，通電後，在陰極室內形成強鹼性區域，體系pH≥10，電解產生的OH-，與HCO3-反應生成CO32-，然後與水體中的Ca2+結合生成CaCO3晶體;與Mg2+結合生成Mg(OH)2晶體，且隨電解的繼續，陰極液pH值增大，CaCO3晶體的zeta電位降低，晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，隨高速水流流出陰極室的過飽和CaCO3和Mg(OH)2懸浮液以此晶核為生長點並迅速成長，實現自發結晶，生成肉眼可見的固體顆粒物，懸浮於水中，再進行沉降或過濾，即完成軟化。
2.根據權利要求1所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，還包括在M0[(M0+M2)/(M1+M2)]時，向陰極液中通入足量空氣或二氧化碳。
3.根據權利要求2所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，常溫常壓下通入空氣的流量根據Q1=0.61Q(M1-M0)計算得到，其中，Q1為向陰極室通入空氣的流量，單位：L/s。
4.根據權利要求2所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，常溫常壓下通入CO2的流量根據Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4計算得到，其中，Q0為向陰極室通入CO2的流量，單位：L/s。
5.根據權利要求1所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，所述的陽極板為碳電極、貴金屬電極或鈦基金屬氧化物電極中的一種;所述的陰極板為定型導電材料中的一種。
6.根據權利要求1所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，其特徵在於，所述的隔膜為陰離子交換膜、陽離子交換膜、雙極膜、石棉纖維膜、無紡布、化纖濾布或陶瓷隔膜中的一種;所述的細孔隔板為帶有微小細孔且不影響導電的塑料薄板。
7.一種利用權利要求1～6所述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法軟化硬水的裝置。
8.根據權利要求7所述的軟化硬水的裝置，其特徵在於，至少在所述的陰極室的兩端分別設有進水口和出水口，在所述的進水口上設有空氣或二氧化碳補氣口，在所述的出水口上連有過濾器或沉降池。
9.根據權利要求8所述的軟化硬水的裝置，其特徵在於，在所述的出水口與所述的過濾器或沉降池之間設有第一氣液分離器。
10.一種軟化硬水的系統，其特徵在於，將若干個權利要求8所述的電解槽並聯、串聯或串並復合連接，且在陰極室出水口的匯集處設有第二氣液分離器。
說明書
一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法及其裝置
技術領域
本發明屬於電化學軟化水技術領域，特別涉及一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法及其裝置。
背景技術
利用電化學技術進行水體脫鹽除垢處理，早在2006年就有文獻(Desalination,2006,201:150)報道，隨後也有不少國內文獻及專利(西安交通大學學報,2009,43(5):104;專利公開CN105523611A、CN204198498U)報道過，並在工程實踐中得到一定程度的應用。相比於傳統的消石灰軟化法，電化學脫鹽軟化水技術佔地空間小、處理速度快、不需要使用絮凝劑無二次污染、廢棄固體物少，操作簡單方便，可實現數字化控制，具有很高的經濟效益和環境效益。用於冷卻循環水的除垢防垢領域，與以往傳統的化學加葯方法以及電磁技術、超聲波技術相比，電化學技術的優點在於能夠將水中的成垢的鈣鎂離子以水垢沉積的方式從水中取出，並能提高濃縮倍數，達到節水減排的目的。
現有的電化學設備主要用於冷卻循環水的除垢防垢領域，為提高除垢效率，中國專利公開CN105621538A、CN201923867U及CN105329985A等專利對電化學除垢設備進行了相應的優化設計，其創新點在於充分優化電化學設備內部結構，擴大陰極面積，簡化操作，提高設備的處理效率與處理能力。
為了擺脫極板面積大小的限制因素，以色列文獻(Desalination,2010,263:285;Journal of Membrance Science,2013,445:88)提出了一種新的處理方法，利用陽離子交換膜將電解槽分隔為陽極室與陰極室，將待處理的水流經陰極室後，引入外部結晶器內進行誘發結晶以提高極板處理能力，電能利用率達到50%。中國專利CN204198498U利用刮刀刮掉陰極板垢以提供微小晶核增加結晶比表面積，雖在一定程度上提高了電能的利用率，但其電能利用率依舊偏低，一是增加了陰極動力旋轉部分的電耗，二是由於其輔助電極接正電且在陰極室內，其表面必定會析氧(氯)而產生H+，可消耗陰極產生的部分OH-而導致電能利用率降低，另外其在後續工藝中提及需添加絮凝劑造成二次污染及處理成本的增加，另外其設備內腔底部沒有隔膜將陰陽兩室分開，而其實施例中陽極室酸性水一直往復循環部分H+必會進入陰極室，也會降低電能的利用率。生活中大部分水體都是硬水即鹼度小於硬度(等同於重碳酸根的含量低於鈣鎂量)，故在不補加二氧化碳的情況下不能完全消除硬度。專利CN106277369A雖也提及陰陽極間加隔膜，但同樣要求陰極室出水口需連接一外部結晶器誘發結晶，結晶器體積龐大且時效性低，因無二氧化碳的補給同樣存在硬度水條件下不能完全消除硬度達到徹底軟化水的目的。
發明內容
本發明的第一目的是提供了一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，向電解槽中通入電流，使得陰極室內形成強鹼性區域，利用電解產生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶體，與Mg2+生成Mg(OH)2晶體，並隨著電解的進行，陰極室pH值增大，碳酸鈣晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，使得過飽和的CaCO3和Mg(OH)2懸浮液高效自發結晶，避免了誘發結晶和外加絮凝劑而帶來的二次污染，減少了工序步驟，而且時間上也快很多，投資少、設備佔用空間也少，處理能力大。
本發明的第二目的是提供了一種利用上述高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法軟化硬水的裝置及其系統，向電解槽中通入電流，使得陰極室內形成強鹼性區域，利用電解產生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶體，與Mg2+生成Mg(OH)2晶體，並隨著電解的進行，陰極室pH值增大，CaCO3晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，使得過飽和的CaCO3和Mg(OH)2懸浮液高效自發結晶，避免了誘發結晶和外加絮凝劑而帶來的二次污染，減少了工序步驟，而且時間上也快很多，投資少、設備佔用空間也少，處理能力大。
本發明的技術方案如下：
一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，包括以下步驟：
(1)通過隔膜或細孔板將電解槽分隔成陽極室和陰極室，並將陽極板和陰極板分別置於陽極室和陰極室中;
(2)通一電流，所述的電流根據I≥1.01Qη(M+2M2)計算得到，其中，I為電極板的電流，單位：A;η為目標軟化率，單位：1;Q為陰極室的水流量，單位：L/s;當M0>M1時，M=M0;當M0[(M0+M2)/(M1+M2)]時，M=2M1-M0;M0為待軟化水的鹼度，單位：mgCaCO3/L;M1為待軟化水的鈣硬度，單位：mgCaCO3/L;M2為待軟化水的鎂硬度，單位：mgCaCO3/L;
(3)待軟化的水流經陰極室，通電後，在陰極室內形成強鹼性區域，體系pH≥10，電解產生的OH-，與HCO3-反應生成CO32-，然後與水體中的Ca2+結合生成CaCO3晶體;與Mg2+結合生成Mg(OH)2晶體，且隨電解的進行陰極室pH值的增大，CaCO3晶體的zeta電位降低，晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，隨高速水流流出陰極室的過飽和CaCO3和Mg(OH)2懸浮液以此晶核為生長點並迅速成長，實現自發結晶，生成為肉眼可見的固體顆粒物，懸浮於水中，再進行沉降或過濾，即完成軟化。
優選為，還包括在M0[(M0+M2)/(M1+M2)]時，向陰極液中通入足量空氣或二氧化碳。
優選為，常溫常壓下通入空氣的流量根據Q1=0.61Q(M1-M0)計算得到，其中，Q1為向陰極室通入空氣的流量，單位：L/s。
優選為，常溫常壓下通入CO2的流量根據Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4計算得到，其中，Q0為向陰極室通入CO2的流量，單位：L/s。
優選為，所述的陽極板為碳電極、貴金屬電極或鈦基金屬氧化物電極中的一種;所述的陰極板為不銹鋼、鑄鐵、石墨、鋁或銅等定型導電材料中的一種。
優選為，所述的隔膜為陰離子交換膜、陽離子交換膜、雙極膜、石棉纖維膜、無紡布、化纖濾布或陶瓷隔膜中的一種;所述的細孔隔板為帶有微小細孔且不影響導電的塑料薄板，如聚四氟乙烯塑料薄板。
本發明還公開了一種利用上述的高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法軟化硬水的裝置。
優選為，至少在所述的陰極室的兩端分別設有進水口和出水口，在所述的進水口上設有空氣或二氧化碳補氣口，在所述的出水口上連有過濾器或沉降池。
優選為，在所述的出水口與所述的過濾器或沉降池之間設有第一氣液分離器，用來收集綠色能源—氫氣。
本發明還公開了一種軟化硬水的系統，將若干個上述的電解槽並聯、串聯或串並復合連接，且在陰極室出水口的匯集處設有第二氣液分離器，用來收集綠色能源—氫氣。
與現有技術相比，本發明的有益效果如下：
一、本發明的一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，通過I≥1.01Qη(M+2M2)計算出一適宜電流，使得陰極室內形成強鹼性區域，體系pH≥10，利用電解產生的OH-，使得Ca2+生成CaCO3晶體，與Mg2+生成Mg(OH)2晶體，並隨著電解的進行，陰極室pH值增大，CaCO3晶體聚團行為加強而迅速形成晶核，流出陰極室的過飽和懸浮液以此晶核為生長點高效自發結晶，實現將水中大部分或全部鈣鎂離子一次性除去，且在陰極板上不會附著水垢，無需誘發結晶和外加絮凝劑，避免了二次污染，減少了工序步驟，具有軟化效率稿，投資少、設備佔用空間少，處理能力大等優點;
二、本發明的一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，還根據Q1=0.61Q(M1-M0)計算通入空氣的流量和根據Q0=2.45Q(M1-M0)·10-4計算通入二氧化碳的流量，以提供足夠量的HCO3-，達到所需軟化率;
三、本發明的一種高效自發結晶的電化學脫鹽軟化水處理方法，根據通入電流的計算公式和通入空氣或二氧化碳的計算公式，計算出電流值及通入空氣或二氧化碳的速率，便於實現數控化和自動化，使用清潔電能作為唯一的「處理劑」，無色環保無污染。

3. 軟化水處理設備與反滲透水處理設備工藝上有什麼不同呢

反滲透是使用RO膜的反滲透效應，在進水側加壓大於溶液的滲透壓導致水中的溶內劑向容膜的另一側遷移，而溶質離子截留在進水側形成濃水的一種膜效應，同時由於膜孔徑的大小可以過濾一部分細菌物質及TOC物質，因此反滲透可以有效去除水中離子的處理方法。軟化水通常是採用Na型陽離子樹脂，進水中的鈣鎂離子通過樹脂，與樹脂上的鈉離子進行交換取代，從而降低水中鈣鎂離子濃度即硬度的處理方法，但是由於鈉離子被鈣鎂離子取代後會進水水中，因此軟化對水中離子的去除並無效果。

4. 軟水處理器機頭跟樹脂罐需要密封連接嗎

樹脂填充在軟化水設備升降管（下布水器）應放在樹脂罐的中心，然後切斷和導角低於罐口0.5mm。此時，膠帶封上提升管口，制止石英砂和樹脂進入提升管。石英砂沿提升管周圍的縫隙放入樹脂罐，並停在罐底。將處理過的樹脂按規定的裝載量放入提升管周圍的樹脂槽中。

上述軟化水設備樹脂裝填操作中，應使提升管保持在樹脂罐的中心位置。取下提升管密封帶。在安裝配水器後，小心地沿順時針方向控制閥殼內的閥門。需要注意的是在控制閥的安裝過程中，要將提升管插到閥體，直到控制閥在罐體介面上擰緊。

西安傑瑞環保專注於污水處理，凈水處理等各種水處理，根據實際情況，提供更適合，更有效，更省錢的處理方案及量身定製設備。每一個工程我們都根據客戶的水質水量，制定最適合的水處理工藝流程，為客戶量身打造適合的水處理解決方案！
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軟水處理器是採用離子交換原理，除去水中鈣、鎂等結垢離子，通常由控制器、樹脂罐、鹽罐組成的一體化設備。今天君浩環保給大家講一下關於軟水處理器的安裝知識。

一、安裝位置的選擇

1、應置於室溫低於1°C和高於49°C的環境中。

2、應盡可能靠近排水處。

3、因要經常性向鹽箱中加鹽，應考慮放鹽的位置。

4、如果有需要其它水處理設施，應考慮預留安裝位置。

5、不要安裝於離鍋爐3米以內的地方，否則熱水會迴流至軟水處理器中，從而造成損壞。

6、遠離酸性物質和酸氣環境。

二、電器的連接

電器連接要遵守電氣施工規范。

1、有電源插座。

2、確認控制器的電器參數與電源一樣。

三、管道的連接

管道系統的連接應符合給排水管道施工標准。

1、按照控制口徑連接進、出水管。

2、軟水處理器出水口應安裝取樣閥，進水管道建議安裝y型過濾器。

3、各管道之間要設支架，不允許將管道的重力、應力傳給控制閥。

4、進、出水管應裝有手動閥門，出水管之間應安裝旁通閥門，一來便於排出安裝焊接過程中的殘余物，減少污染樹脂；二來方便檢修。

5、排水管與排水道水面之間要保持空間，以減少產生虹吸現象。

6、盡量縮短排水管的長度（<6米），並不得安裝多類閥門，在軟水處理器安裝過程中可採用聚四氟乙烯膠帶密封。

5. 什麼水需要軟水處理

軟水處理就是將水的硬度降下來，利用科學的方法將水中的鈣鎂離子除去。

凈水和自來水內都有硬度，根據容地方位置不同，他們的硬度也是不同的，一般井水應該好點。如果說哪種需要做軟化水處理，那麼凈水和自來水都需要軟水處理。
你可以向專業人士咨詢一下，我給你推薦一家專業做水處理設備的廠家。
軟化水設備http://www.cnlongpai.com/chanpin/chanpin_2_513.html

濟南龍派節能環保工程有限公司是專業高效生產水處理設備（全自動軟化水設備、電子水處理、反沖洗過濾器、紫外線滅菌儀、循環水處理、水箱水處理儀、強磁式內磁水處理器、銅銀離子發生器、臭氧發生器、人工濕地水處理工程、水處理配件、全程綜合水處理設備、歸結晶水處理、離子棒水處理、循環水處理等等）、中水回用設備、污水處理設備、凈水處理設備、供水設備、換熱器等設備及其工程。

6. 水處理工藝流程是什麼

水處理工藝流程為：

1、一級處理—機械處理工段：

機械(一級)處理工段包括格柵、沉砂池、初沉池等構築物，以去除粗大顆粒和懸浮物為目的，處理的原理在於通過物理法實現固液分離，將污染物從污水中分離，這是普遍採用的污水處理方式。

2、二級處理—污水生化處理：

污水生化處理屬於二級處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機物為主要目的，其工藝構成多種多樣，可分成生物膜法和活性污泥法（AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化溝法）穩定塘法、土地處理法等多種處理方法。

3、三級處理—對水的深度處理：

將經過二級處理的水進行脫氮、脫磷處理，用活性炭吸附法或反滲透法等去除水中的剩餘污染物,並用臭氧或氯消毒殺滅細菌和病毒,然後將處理水送入中水道，作為沖洗廁所、噴灑街道、澆灌綠化帶、工業用水、防火等水源。

(6)軟水處理工藝要求擴展閱讀：

水處理工藝流程環境的影響：

1、PH值：

活性污泥系統微生物最適宜的PH值范圍是6.5-8.5，酸性或鹼性過強的環境均不利於微生物的生存和生長，嚴重時會使污泥絮體遭到破壞，菌膠團解體，處理效果急劇惡化。

2、溶解氧

當環境中的溶解氧高於0.3mg/l時，兼性菌和好氧菌都進行好氧呼吸；當溶解氧低於0.2-0.3mg/l接近於零時，兼性菌則轉入厭氧呼吸，絕大部分好氧菌基本停止呼吸，而有部分好氧菌(多數為絲狀菌)還可能生長良好，在系統中占據優勢後常導致污泥膨脹。

3、溫度：

溫度對微生物的影響是很廣泛的，盡管在高溫環境(50℃～70℃)和低溫環境(-5～0℃)中也活躍著某些類的細菌，但污水處理中絕大部分微生物最適宜生長的溫度范圍是20-30℃。

參考資料來源：網路-水處理工藝

7. 為什麼要進行軟水處理

因為軟水中含有不可溶解的Ca
Mg礦物質！

8. 軟化水處理的軟化方法

離子交換法
方法：採用特定的陽離子交換樹脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來，由於鈉鹽的溶解度很高，所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成的情況。
特點及效果：效果穩定準確，工藝成熟。可以將硬度降至0。
使用范圍：餐飲、食品、化工、醫葯等領域、空調、工業循環水等應用中。目前最常用的標准方式。
電磁法
方法:採用在水中加上一定的電場或磁場來改變離子的特性，從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時的物理特性來阻止硬水垢的形成。
特點效果：設備投資小，安裝方便，運行費用低。效果不夠穩定性，沒有統一的衡量標准，而且由於主要功能僅是影響一定范圍內的水垢的物理性能，所以處理後的水的使用時間、距離都有一定局限。
適用范圍：多用於商業(如中央空調等)循環冷卻水的處理，不能應用於工業生產及鍋爐補給水的處理。
膜分離法
方法：納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子，從而從根本上降低水的硬度。
只能將硬度降到一定的范圍。
特點效果：效果明顯而穩定，處理後的水適用范圍廣。對進水壓力有較高要求，設備投資、運行成本都較高。
適用范圍：一般較少用於專門的軟化處理。
石灰法
方法：向水中加入石灰。
特點效果：只能將硬度降到一定的范圍。
適用范圍：適用范圍大流量的高硬水。
加葯法
方法：向水中加入專用的阻垢劑，可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結合的特性，從而使水垢不能析出、沉積。
特點效果：一次性投入較少，適應性廣。水量軟大時運行成本偏。
適用范圍:由於加入了化學物質，所以水的應用受到很大限制，一般情況下不能應用於飲用、食品加工、工業生產等方面。在民用領域中也很少應用。

9. 什麼是軟水處理

軟水處復理就是水的軟化制處理=就是將水的硬度降下來=利用科學的方法將水中的鈣鎂離子除去。 具體工藝是：1.氣暴 除去水中的臭味 2.混凝沉澱 利用化學葯劑將水中的部分金屬離子除去。同時使其混凝著水中的大顆粒雜質沉澱。3.沙過 4.軟化 利用陽離子或者陰離子交換樹脂，置換出水中的鈣鎂離子。5碳吸附過濾。

10. 廢水處理標准中什麼是軟化水處理

廢水處理標准中軟化水處理是指水處理除鹽工藝。即我們通常把水中鈣、鎂專離子的含量用屬硬度這個指標來表示，低於8度的水稱為軟水。採用強酸性陽離子樹脂將原水中的鈣、鎂離子置換出來。它的化學反應公式為：2RNa+Ca2+(Mg2)=R2Ca(Mg)+2Na+。也可以通過反滲透的工藝來獲得除鹽的目的。